フォード製フラットヘッドV8エンジン

フォードのフラットヘッドV8のクランクシャフトの開発は先駆的でした。^{[ 12 ] [ 2 ]}エンジンの生産開発プログラムは、従来の慣例に従って鍛造鋼クランクから始まりましたが、フォードはその後、鋳造技術、熱処理、材料の取り扱いロジスティクスを改善し、代わりに鋳鋼からクランクを製造することで、同じくらいの強度を持ちながら製造コストの低いクランクを実現しました。^{[ 13 ]}これらの新しい方法は特許を取得しました。^{[ 13 ]}シンプルな3つのメインベアリングのクランクシャフトは、各シリンダーバンクから1本ずつ、2本のコネクティングロッドを1本のクランクピンに接続します。他のクランクシャフトと同様に、静的および動的バランス調整が行われました（フォードのフラットヘッドV8に関するこのビデオで示されているように）。

短いクランクシャフトは、乱暴な扱いを受けた場合でも、6気筒エンジンに比べて非常に耐久性が高いことが証明されました。こうした理由から、フラットヘッド・フォードはホットロッダーの間で人気となり、その結果、アフターマーケットの高性能パーツが豊富に供給されるようになりました。特殊なピストンやコンロッドを使用することで、クランクシャフトのストロークを溶接や再研磨によって長くすることができ、これは通常、オーバーボア加工と組み合わせて、エンジンの排気量を増やす方法として用いられました。

フォードのフラットヘッドV8の最も重要な革新の1つは、クランクケースと8つのシリンダーすべてを1つのエンジンブロックに鋳造したことでした。このレベルのV8ブロックのモノブロック設計は以前にも達成されていましたが^{[ 14 ]}、量産されたことはありませんでした。これを量産に実用化することは、V8エンジンを広く手頃な価格帯の市場に投入するために必要な生産開発の一例でした^{[ 7 ]} 。当時のほとんどのVエンジンは、複数のシリンダーブロックが共通のクランクケース（それ自体が別の鋳造品）にボルトで固定されていました。せいぜい、Vの各バンクが一体型のブロックでしたが、多くのVエンジンは4気筒または6気筒のブロックを持ち、シリンダーは2つまたは3つずつ鋳造されていました。20世紀の他のほとんどのエンジンブロックと同様に、鋳鉄製でしたが、鋳造の実践（ワークフロー、材料の取り扱いなど）は、鋳造品の量産における革命的な進歩でした。^{[ 15 ]}チャールズ・E・ソレンセンは、フォード初のV8エンジンを市場に投入するという革命を主導することで、フォードでの長年のニックネーム「鋳鉄のチャーリー」にふさわしい活躍を見せた。^{[ 15 ]}

他のV8エンジンと同様に、このブロックは排気量に対して比較的軽量でした。冷却ジャケットは下死点まで達しており、これは非常に低い位置です。当時のアメリカ人技術者は、これによりピストンの冷却が改善されると考えていました。^{[ 16 ]}ブロックの底部は、メインベアリングキャップの分割線を形成していました。ブロックの中で最も複雑な部分は、排気通路のルーティングでした。排気バルブはVの内側にあり、排気流は最初は下向きで、ウォータージャケットを通ってシリンダーの周りを回り、シリンダーブロックの外側から排出されます。ウォータージャケットを通る排気のルーティングは冷却システムに非常に大きな負荷をかけ、特に初期モデルでは、冷却システムがメンテナンスされていないと頻繁にオーバーヒートしました。1948年の8RTモデルと1949年の8BAモデルが登場するまで使用されていたやや原始的なウォーターポンプも、オーバーヒートの問題の一因でした。排気流のためのスペースもやや制限されていたため、排気通路は場所によっては高く狭くなっていました。粗い砂型鋳造を通過するガスの流れは、通路を研磨することで大幅に改善できました。初期の鋳造ブロックでは、鋳造中にコアがずれたため、シリンダー壁が極端に薄くなっているものがあった。

1932年から1935年に製造されたエンジンは鋳造メインベアリングを使用しており、オーバーホールには熟練した技術と機械工場設備が必要でした。1936年の一部の生産分と、1937年からフラットヘッドV8の生産終了までのすべての生産分には、交換可能なシェルメインベアリングとコンロッドインサートの両方が採用されており、簡単かつ低コストでオーバーホールが可能になったため、フォードがアマチュア整備士に人気だった理由の一つとなっています。これらのシェルメインベアリングはカドミウム銀合金で作られています。^{[ 16 ]}

フォードのフラットヘッドV8エンジンは、クランクシャフトの上、エンジンブロック内部に1本のカムシャフトを備えています。カムシャフトは平歯車で駆動され、平歯車はプラスチック製です。カムシャフトには3つのカムシャフトベアリングがあります。鋳鉄製の蓋がカムシャフトの平歯車を覆っており、点火ディストリビューターはこの蓋の上に配置され、カムシャフトの平歯車によって駆動されます。燃料ポンプを駆動するために、カムシャフトにはフライホイール側のベアリングに予備のカムが取り付けられています。^{[ 16 ]}

フォード製品は、現代の自動車用内燃機関と同様に、メインベアリングとコンロッドベアリングの潤滑に高圧オイル を使用していた。これにより、3500 rpm を超える連続使用が可能になり、レースなどの高性能用途に必要なコンロッドベアリングへのオイル不足を防ぐことができるため、性能面で大きな利点があった。このため、銀行強盗のクライド・バロウは逃走車両としてフォードを盗むことを好んだ。^{[ 17 ]}また、オイルパン内のコンロッドベアリングにオイルを供給する複雑なオイルジェットシステムも不要になった。中古車の購入希望者にとっての副次的な利点として、通常の粘度のオイルが使用されている限り、車両が暖まった後に油圧計を観察することで、コンロッドベアリングとメインベアリングの状態を間接的に判断することも可能になった。

1932 ～ 48年型乗用車および1932 ～ 47年型トラックの排気口は、マニホールドの前方付近にあり、下向き、場合によっては外側に向いていました。Y字パイプが排気ガスを車両右側に運び、単一のマフラーを経て、右側後方の単一のパイプから排出していました。1949～53年型フォード車の場合、左側の排気マニホールドは前方に排気し、クロスオーバーパイプが乗用車エンジンでは右側マニホールドの前端に、一部のトラックでは1番シリンダーと2番シリンダーの間に排気を運び、そこから後方の単一のパイプに排気していました。

1949 ～ 53年型フォード車と1952 ～ 53年型マーキュリー車の一般的な改造は、右前方のマニホールド入口を塞ぎ、左側の排気を新しいパイプに通して、より優れた流量特性を持つデュアル排気システムを形成することでした。これには通常、フリーフローマフラーの取り付けが含まれ、合法的な騒音レベルであれば低周波音も通過させるため、これらのシステム特有のゴロゴロとしたデュアル排気音が得られました。1950年代には、乾燥した湖底での高速直線レースを目的とした車両を模倣して、手動でカバーを取り外すショートカット排気口がストリートマシンに追加されました。これは通常、前輪のすぐ後ろにありましたが、クロームメッキされた外部ランナーが後輪のすぐ前まで伸びている場合もありました。これらのカバーはレイクプラグ、パイプはレイクパイプと呼ばれていました。このスタイルの排気は、公認ドラッグレースでは合法的に使用され、非公認のパフォーマンスデモンストレーションでは違法に使用されました。

より極端な改造としては、バルブとシリンダー間のブロック上部から材料を除去する（リリーフと呼ばれる）、吸排気通路のサイズを大きくする（ポーティングと呼ばれる）、砂型鋳造面を研磨して空気の流れを改善する、といった方法があった。圧縮比を上げるには、ヘッドから材料を削り取るか、アフターマーケット部品としてアルミ製ヘッドを入手することで安価に実現できた。より大容量の吸気マニホールドも同様に入手可能だった。カムシャフトを高性能バージョンに変更するには、バルブを邪魔にならないように持ち上げるためにヘッドを取り外す必要があったため、これは通常、基本エンジンの大幅な改造の一環としてのみ行われた。

フラットヘッドの一般的な改造はオーバーヘッドバルブ構成への変換であり、そのような改造キットは多数入手可能でした。その中には、後に「コルベットの父」として有名になるゾラ・アルカス＝ダントフのアルドゥンヘッド^{[ 18 ] [ 19 ]}も含まれていました。これらの変換は、当初はフラットヘッド構成の能力をまだ使い果たしていなかったため、追加のパワーを求めるホットロッダーによって要求されたものではありませんでしたが、トラックなどの高負荷用途でエンジンを使用するユーザーによって要求されました。これらの用途では、ブロックを通って排気マニホールドに高温の排気が絶えず流れるため、エンジン全体が過熱していました。オーバーヘッドバルブヘッドは、排気をより直接的に、ブロックから離れた方向に導きます。

フォードのフラットヘッドエンジンは、現在でもホットロッド化されており、フラットヘッドエンジン専用の陸上速度記録クラスも存在します。現在の記録保持者は、 700 hp (522 kW)と300 mph (480 km/h)を達成しています。^{[ 20 ] [ 21 ]}フォードのフラットヘッド V8 エンジンの現在の陸上速度記録は 302.462 mph です。^{[ 22 ]}    

オリジナルのフラットヘッドエンジンは、ボアとストロークが3.0625 x 3.75インチ (77.79 x 95.25 mm)で、排気量は221立方インチ (3.6 L)でした。 ^{[ 24 ]}ブロックは耐久性のために一体鋳造 (モノブロック) され、シングルバレルキャブレターがエンジンに燃料を供給しました。1932 年型 V8-18 は圧縮比5.5:1 ^{[ 24 ]}で65 hp (48 kW)を発生しました。1933 ～ 34 年型 V8-40 は圧縮比を 6.33:1 ^{[ 24 ]}に上げ、出力は75 hp (56 kW)になりました。1934 年型では、2 バレルダウンドラフトキャブレターが導入されました。1935年のV8-48では圧縮比が6.3:1に低下したが、出力は85hp （63kW ）に上昇し、トルクは144lb⋅ft （195N⋅m ）と評価された。^{[ 24 ]} 1936年にはV8-68となり、圧縮比、馬力、トルクは変更されなかった。             

オリジナルの 221 エンジンの生産は 1932 年から 1936 年まで続きました。これらのエンジンは、ヘッドの前面にウォーターポンプがあることで識別できます。同様の 221 フラットヘッドは 1937 年と 1938 年のフォードで使用されましたが、ブロックが改良され、ウォーターポンプがブロックに取り付けられるようになりました。この設計では、ウォーターアウトレットもヘッドの前面からヘッドの上部中央に移動されました。これらは V8-78 と指定され、標準の 6.2:1 圧縮アルミニウムまたは 7.5:1 圧縮鉄シリンダーヘッドで提供され、定格出力は85 hp (63 kW)および144 lb⋅ft (195 N⋅m) (アルミニウム) または94 hp (70 kW) (鉄) でした。^{[ 24 ]} 1932 年から 1938 年のモーターは、各ヘッドを固定するために 21 本のスタッドを使用しており、「21 スタッド」モーターとして知られています。このモーターは1950年代までヨーロッパで製造され続けた。      

1938 年後半、フォードは V8-81A ^{[ 24 ]}を発表しました。これは、各ヘッドを固定するために 24 本のスタッドを使用しているため、「24 スタッド」エンジンとして一般的に知られています。このエンジンは、239 モーターと同時にデビューしました。圧縮比は 6.12:1 で^{[ 24 ]}馬力は同じままでしたが、トルクは2 lb⋅ft (3 N⋅m)増加しました。1939 年、V8-91A として、圧縮比は 6.15:1 に増加し、出力は90 hp (67 kW)に上昇し、トルクは155 lb⋅ft (210 N⋅m)に達しました^{[ 24 ]}。1940年の V8-01A、1941 年の V8-11A、および圧縮比が 6.2:1 に上昇した最後の民間モデルである V8-21A の評価は同じままでした。^{[ 24 ]}このエンジンは1942年まで民間用に使用され、第二次世界大戦中は軍用車両にも一部使用されました。221基のエンジンはすべてまとめて「85馬力」エンジンと呼ばれています。      

フォードは1939年に、ボアとストロークが3.1875 x 3.75インチ (80.96 x 95.25 mm) 、圧縮比が6.15:1の239立方インチ(3.9 L) V8-99Aエンジンを導入しました。 ^{[ 24 ]}このエンジンは95 hp (71 kW)と170 lb⋅ft (230 N⋅m)を発生しました。^{[ 24 ]}これは、フォード・モーター・カンパニーが1939年に製造を開始したマーキュリー車により強力なエンジンを提供するために行われました。このエンジンは1939年にマーキュリー車に、1946年にフォード車に使用されました。このエンジンは、後のバージョンの221エンジンと非常によく似ています。1940年のV8-09Aでは、圧縮比、出力、トルクは変更されていません。 1941 年、V8-19A の圧縮と出力は変わらなかったが、トルクは6 lb⋅ft (8 N⋅m)増加した。一方、1942 年、V8-29A は圧縮を 6.4:1 に、出力を100 hp (75 kW)に増加したが、トルクは変わらなかった。^{[ 24 ]}戦後、V8-69 (フォードでは「A」、マーキュリーでは「M」の接尾辞) となり、圧縮は 6.75:1、出力は100 hp (75 kW)、トルクは180 lb⋅ft (244 N⋅m)となった。^{[ 24 ]} 1947 年と 1948 年は、V8-79 と -89 に名称が変更されただけだった。^{[ 24 ]} 239は1948年にフォードトラック用の8RTとして、1949年には乗用車用の8BAとして再設計されました。圧縮比は6.8:1と高くなりましたが、性能は変わりませんでした。^{[ 24 ]} 1950年のV8-0BAはトルクが1 lb⋅ft (1 N⋅m)増加し、1951年の-1BAはさらに6 lb⋅ft (8 N⋅m)増加しました。1952年にはV8-B2として圧縮比が7.2:1に、出力が110 hp (82 kW)に、トルクが194 lb⋅ft (263 N⋅m)に上昇し、最終年の1953年の-B3では196 lb⋅ft (266 N⋅m)になりました。 ^{[ 24 ]} 1948年から1953年のエンジンは、冷却および点火システムが改良されています。239のエンジンはすべてまとめて「100馬力」エンジンと呼ばれていますが、1952年に馬力は乗用車で110馬力、トラックで106馬力に増加しました。このエンジンは、1930年代半ばから1950年代初頭にかけてのフォードの短い期間の路線バス事業で最も生産的だった時期に、フォードの路線バスで使用され、特に1939年から1947年バージョンのフォード トランジット バスで使用されました。                           

このエンジンの最新版は、米国では 1948 年から 1953 年まで、カナダでは 1954 年まで使用されました。当初は乗用車では 8BA (上記参照)、トラックでは 8RT と命名されました。8RT は、米国では 1948 年から 1953 年まで (カナダでは 1954 年) の全期間を通じてトラック用エンジンの名称として維持されました。エンジンは基本的に同一でした。初期のフォード V8 エンジンは、カムシャフトの前端から直接駆動される独自のフォード設計のディストリビューターを備えていましたが、これはメンテナンスには不便な場所でした。この最終型のフラットヘッドでは、クランクシャフトに対して直角に駆動され、エンジンの右前部に配置され、容易にアクセスできる従来型のディストリビューターが使用されました。ウォーターインレットとサーモスタットハウジングはヘッドの前端に移動され、旧型エンジンでヘッドを固定していた 21 本のスタッドとナットは 24 本のボルトに置き換えられました。

1937年に米国で136立方インチ（2.2L）のV8-74 [ 24 ]バージョンが導入されました。ボアとストロークは2.6×3.2インチ（66×81mm）、圧縮比は6.6:1 [ 5 ]で、エンジンは60hp （ 45kW ^{）、94lb⋅ft}（127N⋅m ）と^評価されました。[ 24 ] 1939年に再び^{名称がV8-922A}に変更されましたが、仕様は同じままでした。^{[ 24 ]} 1935年と1936年にヨーロッパで生産され、当時の自動車プラットフォームをベースにした多くの標準的なフォード車に使用されました。85hp （63kW ）の車に慣れていた米国の購入者にはあまり人気がありませんでした。 1938年にV8-82A、1939年にV8-922A、1940年にV8-022Aと改称されたが、圧縮比、出力、トルクは変わらなかった。^{[ 24 ]}このエンジンは第二次世界大戦後、小型レースカーの動力源として非常に人気があった。このエンジンは一般的に「60馬力」フラットヘッド、またはV8-60と呼ばれている。^{[ 5 ]} 1941年のフォードでは226直列6気筒エンジンに置き換えられたが、戦後もフランスのフォード・ヴェデットやイギリスのフォード・パイロットで使用され続けた。           

1952年、フォード・フランス（このエンジンをアクイロンと呼んだ）は、排気量を144立方インチ（2.4L ）に拡大したバージョンを開発した。 1954年にシムカが生産を引き継ぎ、 1955年にシムカ・ヴェデットに搭載し始めた。その後、シムカはアクイロンの生産ラインをシムカ・ド・ブラジルに移管し、1969年まで生産を続けた（同社は1967年7月からクライスラー・ブラジルとして知られていた）。^{[ 25 ]}シムカ・ド・ブラジルは1962年5月に148立方インチ（2.4L ）バージョンを発表したが、本当の驚きは1966年4月の150立方インチ（2.5L ）「エミ・スル」だった。このエンジンはオーバーヘッドバルブと半球形燃焼室を備え、最も強力なバージョンでは138馬力（103kW ）を発揮した。^{[ 25 ]}           

1948 ～ 1953年の255立方インチ（4.2L ）エンジンは、モデルBGと呼ばれ、239立方インチ（3.9L ）の8BA/8RTエンジンに4インチ（100mm ）ストロークのクランクシャフトを使用することで実現しました。このエンジンはマーキュリー車と大型サービス用トラックにのみ使用されました。1949年にはV8-9CMとして知られ、圧縮比6.8:1、出力110hp （82kW ）、トルク200lb⋅ft （271N⋅m）を特徴としており、^{[ 24 ]} 1950年のV8-0CMでも同じでした。^{[ 24 ]} 1951年のV8-1CMは、出力が2hp （1kW ）、トルクが6lb⋅ft （8N⋅m）向上し、^{[ 24 ]} 1952年のV8-MAは、圧縮比が7.2:1、出力が125hp （93kW ）、トルクが218lb⋅ft （296N⋅m ）に向上し、^{[ 24 ]}生産最終年の1953年には、名前だけが-MAを削除して変更された。^{[ 24 ]}                    

互換性があるため、マーキュリーのクランクはホットロッダーの間で239の人気のアップグレードとなった。実際、1950年代には、フラットヘッドブロックには最大4.125インチ（104.8 mm）ストロークのクランクシャフトがよく取り付けられていた。^{[ 26 ]}さらに、1950年代のロッダーは、それを0.1875インチ（4.76 mm） （ 3.375インチ[85.7 mm]まで）ボーリングすることも日常的に行っていた。^{[ 26 ]}       

フランス製の255エンジンは、フランス軍のシムカ・ユニック・マルモン・ボケ（SUMB）軽トラックに搭載されていた。1990年代には、これらのトラックに使用されていたフォードV8エンジンは廃止され、より経済的なルノーエンジンに換装するために取り外された。そのため、フォードV8エンジンは売却され、ホットロッド愛好家にとって摩耗の少ないエンジンの新たな供給源となった。ブロックの冶金は、ずっと後の時代のものであるため、オリジナルよりも強度も高かった。^{[ 27 ]}

337立方インチ（5.5リットル）のフラットヘッドV8エンジンは、フォードV8エンジンの中で最大の量産型であり、大型トラック向けに設計された。リンカーンが1949年モデルイヤー向けにV12エンジンを生産できなかったため、337エンジンが乗用車向けに転用された。337エンジンは、ボアが3.5インチ（89mm ） 、ストロークが4.375インチ（111.1mm ）となっている。       

このエンジンは、1948年式の2.5トンおよび3トンのフォードトラックと、1949年式のリンカーン乗用車に搭載されました。1951年モデルまで生産され、1952年にはリンカーン乗用車とフォード3トントラックで、317立方インチ（5.2L ）のオーバーヘッドバルブ式リンカーンYブロックV8エンジンに置き換えられました。2.5トンのフォードトラックには、317エンジンの279立方インチ（4.6L ）バージョンが搭載されました。      

楽曲「ホットロッド・リンカーン」のオリジナル歌詞で言及されているエンジンはリンカーンV12であり、コマンダー・コディ版では言及されていない。^{[ 28 ]}

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  • リンカーン・コスモポリタン
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